Lubang mengelakkan kegagalan haba papan RF frekuensi tinggi: cara memadankan substrat dengan tepat dengan pekali kekonduksian terma yang sesuai
Parameter teras kekonduksian terma untuk pelbagai jenis bahan
| Jenis Bahan | Kekonduksian haba biasa | Ciri Teras |
|---|---|---|
| Substrat seramik aluminium nitrida (AlN). | 150~180 W/mK | Kekonduksian haba yang sangat tinggi, CTE dekat dengan cip silikon, mengurangkan tegasan haba dengan ketara |
| Substrat seramik aluminium oksida | ~20~30 W/mK | Rintangan suhu yang sangat kuat, sesuai untuk senario kuasa-tinggi, keras, tinggi-di atas 50GHz |
| Substrat berasaskan aluminium berkuasa tinggi | Lebih besar daripada atau sama dengan 0.8 W/mK | Kos sederhana, sesuai untuk senario RF konvensional kuasa sederhana hingga tinggi |
| PTFE diisi seramik (seperti Taconic RF-60) | 0.4 W/mK | Mengimbangi kehilangan dielektrik yang rendah dan kekonduksian terma asas, sesuai untuk senario frekuensi tinggi-dalam komunikasi dan kawalan industri |
| Rogers RO5870 | 0.22 W/mK | Kehilangan dielektrik yang rendah, sesuai untuk radar kuasa konvensional 8-40GHz dan senario gelombang milimeter 5G |
| Rogers RO5880 | 0.2 W/mK | Df ultra rendah, dioptimumkan untuk senario kehilangan rendah gelombang milimeter |
| FR4 yang diubah suai | 0.3~0.5 W/mK | Kos yang sangat rendah, hanya sesuai untuk senario frekuensi-rendah dan{1}}rendah di bawah 2.5GHz |
Prinsip pertimbangan teras untuk memilih pekali kekonduksian terma
Tahap kuasa padanan keutamaan: Untuk senario aliran haba tinggi seperti-penguat kuasa tinggi dan radar bawaan udara, substrat seramik AlN lebih disukai untuk mengelakkan terlalu panas setempat yang boleh menyebabkan kegagalan peranti; Dalam senario komunikasi konvensional kuasa rendah hingga sederhana, bahan frekuensi tinggi-berasaskan PTFE dengan kuasa 0.2~0.5 W/mK boleh memenuhi keperluan.
Mengambil kira prestasi elektrik frekuensi tinggi-: Indeks Df tidak boleh dikorbankan untuk mengejar kekonduksian terma yang tinggi. Jalur frekuensi gelombang milimeter mesti memastikan Df Kurang daripada atau sama dengan 0.002. Di bawah premis ini, kekonduksian terma harus dimaksimumkan untuk mengelakkan kehilangan isyarat ditukar kepada haba tambahan.
Padanan segerak CTE: Pekali pengembangan terma bahan yang dipilih hendaklah hampir dengan cip teras seperti GaAs dan silikon untuk mengelakkan keretakan pateri semasa berbasikal suhu. Substrat seramik mempunyai kelebihan yang ketara dalam hal ini.
Keutamaan pengesahan simulasi: Data simulasi menunjukkan bahawa dalam keadaan Df yang sama, meningkatkan kekonduksian terma daripada 0.2 W/mK kepada 1.5 W/mK boleh mengurangkan kenaikan suhu bagi setiap unit kuasa input sebanyak 0.82 darjah/W. Di bawah kuasa input 50W, penyejukan keseluruhan boleh mencapai 40 darjah, yang jauh lebih baik daripada hanya mengurangkan kesan pelesapan haba Df.
Skim pemilihan optimum untuk senario biasa
Senario kuasa tinggi untuk komunikasi radar/satelit tentera: Pilih substrat seramik AlN dengan kekonduksian terma 150-180 W/mK dan gabungkannya dengan lapisan dielektrik PTFE yang diisi seramik untuk mencapai kehilangan isyarat sangat rendah dan keupayaan pelesapan haba muktamad.
Senario radar dipasang pada kenderaan 5G milimeter/77GHz: Rogers RO5870 diutamakan, dengan kekonduksian terma 0.22 W/mK yang boleh memenuhi keperluan penyejukan kuasa konvensional sambil memastikan Df Kurang daripada atau sama dengan 0.0012, mengimbangi prestasi dan kos.
Kawalan industri/senario komunikasi kuasa kecil dan sederhana: Pilih bahan PTFE yang diisi seramik seperti Taconic RF-60, dengan kekonduksian terma 0.4 W/mK yang sesuai untuk kebanyakan senario, di samping mempunyai kestabilan malar dielektrik yang sangat baik dan keserasian pemprosesan yang kukuh.
Senario kuasa kos rendah,-rendah,{1}}rendah: FR4 diubah suai kekonduksian terma tinggi dipilih, dengan pekali kekonduksian terma Lebih daripada atau sama dengan 0.8 W/mK, sesuai untuk senario RF yang tidak keras di bawah 2.5GHz, sangat mengawal kos bahan.